Универсальный регулятор напряжения и зарядно

Универсальный регулятор напряжения и зарядно-пусковое устройство
для автомобиля
Довольно часто в радиолюбительской практике возникает необходимость регулировки
переменного напряжения в пределах 0...220 В. Широко используются для этой цели
ЛАТРы (автотрансформаторы). Но их век уже прошел и на смену этим громоздким
аппаратам пришли современные тиристорные регуляторы, которые имеют один
недостаток: напряжение в таких устройствах регулируется путем изменения длительности
импульсов переменного напряжения. Из-за этого к ним невозможно подключить
высокоиндуктивную нагрузку (например, трансформатор или дроссель, а также любое
другое радиоустройство, содержащее в себе перечисленные выше элементы).
От этого недостатка свободен регулятор напряжения, приведенный на рисунке. Он
сочетает в себе: устройство защиты от токовых перегрузок, тиристорный регулятор
напряжения с мостовым регулятором, высокий КПД (92...98%). Кроме того, регулятор
работает совместно с мощным трансформатором и выпрямителем, который может быть
использован для зарядки автомобильных аккумуляторов и в качестве пускового
устройства при разряженной АБ.
Основные параметры регулятора напряжения:
Номинальное напряжение питания, В 220 ± 10%;
Выходное напряжение переменного тока, В 0...215;
КПД, не менее, % 92;
Максимальная мощность нагрузки, кВт 2.
Основные параметры зарядно-пускового устройства:
Выходное напряжение постоянного тока, В 0...40;
Постоянный ток, потребляемый нагрузкой, А 0...20;
Пусковой ток (при длительности пуска 10 c), A 100.
Переключателем SA2 выбирается либо регулировка переменного напряжения в пределах
0...98% от сетевого, которое снимается с гнезд XS1, либо регулировка постоянного
напряжения в пределах 0… .40 В на выходе зажимов XS2 и XS3.
Среднее или эффективное значение напряжения регулируется путем изменения фазового
угла зажигания силового тиристора. Вводя задержку на открывание тиристорного ключа,
мы тем самым изменяем значение среднего тока, протекающего через нагрузку.
На элементах VT1 и VT2 собран аналог однопереходного транзистора, управляющего
работой силового тиристора VS1. Запирающее напряжение подается на базу транзистора
VT1 с делителя напряжения, образованного элементами R1...R4. Элементы R5, R6 и С1
образуют фазосдвигающую цепь. Изменяя сопротивление резистора R6 можно изменить
время заряда конденсатора С1 до значения запирающего напряжения, и тем самым
регулировать задержку на включение тиристора VS1. Таким образом, происходит
регулирование мощности в нагрузке. Сопротивление резистора R5 задает верхнее
значение выходного напряжения. Следует иметь в виду, что, увеличивая сопротивление
резистора R5, мы уменьшаем выходное напряжение. При уменьшении сопротивления
верхний порог напряжения сначала будет увеличиваться, а затем начнет уменьшаться.
Сопротивление резистора необходимо выбрать таким, что бы напряжение было
максимальным.
Защита от токовых перегрузок при включении регулятора в сеть обеспечивается
включением в цепь терморезисторов R4.1 и R4.2, имеющих отрицательный ТКС. За счет
тепловой инерции терморезистора пороговое запирающее напряжение, подаваемое на
базу VT1, имеет максимальное значение в момент включения регулятора и плавно
уменьшается по мере разогрева терморезистора током, протекающим через делитель
напряжения. Соответственно выходное напряжение в первый момент после включения
имеет минимальное значение и плавно возрастает в течение промежутка времени,
определяемого тепловой инерцией терморезисторов (примерно 1...2 с), стремясь к
установленному значению. При этом нагрузка и силовые элементы оказываются надежно
защищенными от бросков тока при включении. Вместо терморезисторов Т8Н
можно применить любые терморезисторы из серий Т8 и Т9 (при этом время выхода на
режим будет несколько отличаться от указанного).
Переключатели SA1 и SA2, так же как и все монтажные провода высоковольтной части
устройства должны быть рассчитаны на ток 5… 12 А. Все радиоэлементы,
подвергающиеся тепловым перегрузам, должны быть установлены на теплоотводы с
соответствующей площадью поверхности; VS1 — не менее 250 см2; VD1...VD8 — не
менее 150 см2 на каждый из диодов; VT1 и VT2 — не менее 10...15 см2 на каждый
транзистор.
Если устройство предполагается использовать не только для зарядки АВТО-АБ, но и для
пуска двигателя, то необходимо учитывать следующее:
1. Диоды VD5...VD8 следует использовать на ток не менее 80 А и Uoбp. не менее 100 В
(например, Д132-80Х) и устанавливать их на теппоотводы соответствующей площади (не
менее 300 см2 на каждый из диодов).
2. Провода, соединяющие низковольтную часть устройства, должны быть рассчитаны на
кратковременный ток 100...150 А, т.е. иметь площадь сечения не менее 35 мм2, при этом
они должны быть как можно короче.
3. Амперметр РА1 должен быть рассчитан на ток не менее 100 А. Амперметр на ток 20 А
лучше отключать (закорачивать) или вовсе от него отказаться.